砌体结构第5章

砌体结构房屋墙体的设计 主要包括
结构布置方案、计算简图、荷载统计、内力 计算、内力组合、构件截面承载力验算。 相应的构造措施。
5.1
混合结构房屋的结构布置和静力计算方案
砌体结构房屋的结构布置方案
5.1.1
根据竖向荷载的传递路线不同，房屋的结构布置方案 可分为下列四种：
1.纵墙承重方案；
2.横墙承重方案； 3.纵横墙混合承重方案； 4.内框架承重方案。
对有吊车的房屋，当荷载组合不考
虑吊车作用时，变截面柱上段的计算高
度可按表5-3规定采用；变截面柱下段 的计算高度可按下列规定采用：
（1）当Hu/H≤1/3时，取无吊车房屋
的 H0； （2）当1/3<Hu/H<1/2时，取无吊车
房屋的H0乘以修正系数μ；其中μ=1.30.3Iu/Il, Iu为变截面柱上段的惯性矩，Il 为变截面柱下段的惯性矩； （3）当Hu/H≥1/2时，取无吊车房屋 的H0；但在确定β值时，应采用上柱截 面。
竖向荷载传递路线为： 楼（屋）面板
特点：
①楼盖布置灵活，
空间大小均衡。 ②空间刚度较好。
横墙 或 纵墙
梁
纵墙
适用范围：
教学楼；
基础
办公楼； 医院楼；
③墙体用料多。
地基
实验楼等。
4.内框架承重方案
竖向荷载传递路线为： 楼（屋）面板 特点：
①外墙和柱为竖向 承重构件，空间大，
梁
平面布置灵活；
②竖向承重材料 不同，基础形式亦不 柱 外纵墙
对于变截面柱 的高厚比，可按上、 下截面分别验算。
5.2.2 允许高厚比及影响高厚比的因素
1 墙柱的允许高厚比 墙、柱高厚比的限值称允许高厚比，用[β]表示。《规范》按砂 浆强度等级的大小规定了无洞口的承重墙、柱的允许高厚比[β] 。
2 影响高厚比的因素
（1）砂浆的强度等级； （2）砌体类型；
（3）砌体截面刚度；
砌体结构房屋通常是指主要承重构件由不同 的材料组成的房屋
房屋的 楼（屋）盖
钢筋混凝土 结构
轻钢结构
木结构
墙体、柱、 基础等承 重构件
砖
石
砌块
砌体结构房屋中
水平承重结构：由板、梁、屋架等构件组成的楼（屋）盖。
竖向承重结构：由墙体、柱、基础组成。
纵墙：沿房屋长方向布置的墙 横墙：沿房屋短方向布置的墙 房屋四周与外界隔离的墙体又称为外墙，其余的墙称 为内墙，内墙中仅起隔断作用而不承受楼板荷载的墙称作 隔墙，其墙厚可适当减小。
空间性能影响系数
us 1 1 ≤1 up chks
k——弹性系数，取决于屋盖刚度，与屋（楼）盖类别有关。
s p
η又称为考虑空间作用后的位移折减系数。
2.房屋的静力计算方案 根据房屋空间刚度的大小分为：
（1）刚性方案 当横墙间距小、楼屋盖水平刚度较 大时，房屋的空间刚度也较大，在水平 荷载作用下，房屋的水平位移很小。在 确定墙柱的计算简图时，可以忽略房屋 的水平位移，将楼屋盖视为墙柱的不动
纵墙基础 风荷载→纵墙→ →地基 屋盖结构 山墙 山墙基础
纵墙顶部水平位移us
us=u1+u2≤up
式中
u1——山墙顶面水平位移，其大小取决于山墙刚度，山墙刚 u2——屋盖平面内产生的弯曲变形，其大小取决于屋盖刚度
度愈大，u1愈小； 及横（山）墙间距，屋盖刚度愈大，横（山）墙间距愈小，u2愈小。
注意采取措施保证带构造柱墙在施工阶段的稳定性。
设有钢筋混凝土圈梁的带壁柱墙或带构造柱墙，当b/s≥1/30时，圈梁可
视作壁柱间墙或构造柱间墙的不动铰支点（b为圈梁宽度）。
例5-1 某混合结构办公楼底层平面图如图5-11所示，采用装配式钢 筋混凝土楼（屋）盖，外墙厚370mm，内纵墙与横墙厚240mm，隔墙 厚120mm，底层墙高H=4.5m（从基础顶面算起），隔墙高H=3.5m。承 重墙采用M5砂浆；隔墙采用M2.5砂浆。试验算底层墙的高厚比。
适用范围：
多层厂房；
底层商店、上层住宅。
同，施工复杂，引起
基础不均匀沉降； ③横墙较少，空间 刚度较差。
柱基础
外纵墙基础
地基
5.1.2
混合结构房屋的静力计算方案
确定房屋的静力计算方案，实际上就是通过对房屋空间 工作情况进行分析，根据房屋空间刚度的大小确定墙、柱设
计时的结构计算简图。
1.房屋的空间工作情况 混合结构房屋中的屋盖、楼盖、墙柱和基础共同组成一 个空间结构体系，承受作用在房屋上的竖向荷载和水平荷载。
铰支承，则墙柱的内力可按不动铰支承
的竖向构件计算。 η<0.33
（2）弹性方案
当房屋的横墙间距较大，楼屋盖水平
刚度较小，则在水平荷载作用下，房屋的 水平位移很大，不可以忽略。故在确定墙 柱的计算简图时，就不能把楼屋盖视为墙 柱的不动铰支承，而应视为可以自由位移
η>0.77
的悬臂端，按平面排架计算墙柱的内力。
在水平荷载下，房屋空间整体作用的表现最为明显，故
分析时常用水平荷载，现以各类单层房屋为例分析其受力特 点。 如图所示一 水平风荷载传递路线是： 风荷载 纵墙 纵墙 基础
单层厂房，外纵
墙承重，屋盖为 装配式钢筋混凝 土楼盖，两端没 有设置山墙，中
间也没设置横
墙 。
地基
假定外纵墙的窗口是有规律的均匀排列，则在水平均匀
采用的高度，称为计算高度。
表5-3中的构件高度H应按下列规定采用：
（1）在房屋底层，为楼板顶面到构件下端支点的距离。 下端支点的位置，可取在基础顶面。当埋置较深且有刚性地 坪时，可取室外地面下500mm处； （2）在房屋其他层，为楼板或其他水平支点间的距离； （3）对于无壁柱的山墙，可取层高加山墙尖高度的 1/2；对于带壁柱的山墙可取壁柱处的山墙高度。
竖向荷载传递路线为： 楼（屋）面板 特点：
①横墙为主承重，纵 墙拉结横墙形成整体，故 纵墙洞口大小开设自由。 ②横墙多、空间小， 刚度大，整体性好，抗震 性好。
横墙
基础
适用范围：
小开间房屋 如：住宅楼；
③ 结构简单，施工方
便，墙体用料多。 ④房屋大小较固定。
地基
宿舍楼；
旅馆、招待所等。
3.纵横墙混合承重方案
（2）壁柱间墙的高厚比验算
满足下式，则壁柱间墙不会失稳。

H0 1 2 h
注意：计算H0时，s应取相邻壁柱间的距离， 不管该房屋属于何种计算方案，H0查表5-3时均按 刚性方案查用。
3.带构造柱墙的高厚比验算 （1）整片墙的高厚比验算
H0 12 c hT
（4）横墙间距s； （5）构造柱间距及截面； （6）构件重要性和房屋使用情况； （7）支承条件。
5.2.3 墙、柱的高厚比验算
1 一般墙、柱的高厚比验算

H0 ≤ h
12
自承重墙是房屋中的次要构件，仅承受自重作用。表5-4中的[β]
值可乘以大于1的系数予以提高。《规范》规定，厚度h≤240mm的自
1.纵墙承重方案
竖向荷载传递路线为：
板
特点：
①纵墙为主要承重墙， 横墙间距大，故空间较大。
梁（屋架）
②纵墙荷载大，其门
窗洞口大小和位置受限。 ③横墙间距大，横墙
适用范围：
纵墙
要求大空间房屋： 如： 单层厂房； 仓库； 酒店； 食堂； 车间等。
数量少，所以横向刚度小，
整体性差。
基础 地基
2.横墙承重方案
式中 μc——带构造柱墙允许高厚比提高系数，按下式计算
c 1
bc l
γ——系数，对细料石砌体，γ =0；对混凝土砌体、混凝土多孔 砖、粗料石、毛料石及毛石砌体，γ =1.0；其他砌体，γ =1.5；
bc——构造柱沿墙长方向的宽度；
l——构造柱间距，此时s取相邻构造柱间距。 当 bc/ l>0.25时，取bc/ l=0.25；当 bc/ l<0.05时，取bc/ l=0。
图5-9 门窗洞口宽度示意图
当与墙连接的相邻两横墙的距离S≤1· 2· []· h时，墙的高度不再受 上式限制。
2.带壁柱墙的高厚比验算
（1）整片墙的高厚比验算
H0 12 hT
式中 hT——带壁柱墙截面的折算厚度，hT =3.5i； i——带壁柱墙截面的回பைடு நூலகம்半径； I、A——分别为带壁柱墙截面的惯性矩和截面面积。
第 5章
混合结构房屋墙体设计
教学提示：本章叙述了混合结构房屋的结构
布置方案及特点；详细讨论了不同空间作用程度
的房屋采用的静力计算方案；给出了混合结构房
屋墙柱高厚比验算方法；分析了单层、多层房屋
在不同静力计算方案时的计算简图，内力计算方
法、控制截面的选取，以及进行墙体截面承载力
的验算。
教学要求：本章在让学生了解混合结构房屋 的结构布置方案及特点的基础上，学会确定房屋 静力计算方案，熟练掌握混合结构刚性方案房屋 墙体设计计算方法、构造要求、墙柱高厚比验算 。
对有门窗洞口的墙，其刚度因开洞而降低，其允许高厚比 [β]值 乘以降低系数μ2，μ2应按下式计算：
bs 2 1 0.4 s
式中 bs——在宽度s范围内的门窗 洞口总宽度； s——相邻横墙或壁柱之间 的距离。
当μ2小于0.7时，取μ2等于0.7；
当洞口高度等于或小于墙高的1/5时， 可取μ2等于1.0。
当确定带壁
柱墙的计算高度 H0时，s应取相邻
横墙间的距离sw。
图5-10 带壁柱墙验算图
在确定截面回转半径i时，带壁柱墙的计算截面翼缘宽度
bf 可按下列规定采用：
①多层房屋，当有门窗洞口时，可取窗 间墙宽度；当无门窗洞口时，每侧翼墙宽度 可取壁柱高度的1/3； ②单层房屋，可取壁柱宽加2/3墙高，但 不大于窗间墙宽度和相邻壁柱间距离； ③计算带壁柱墙的条形基础时，可取相 邻壁柱间的距离。
混合结构房屋中的墙、柱均是受压构件，除了应满足 承载力的要求外，还必须保证其稳定性，《规范》规定，
用验算墙、柱高厚比的方法来保证墙、柱的稳定性。
常遇的计算： 高厚比验算： 1.允许高厚比的限值；
1.一般墙柱；
2.带壁柱墙； 3.带构造柱墙。
2.墙、柱实际高厚比的确定。
5.2.1 墙柱的计算高度 对墙、柱进行承载力计算或验算高厚比时所
承重墙，允许高厚比修正系数μ1应按下表规定采用：
h(mm) 240 240>h>90 90 1 1.2 内插 1.5 上端为自由端墙，除按上述规定提高外， 尚可提高30%； 工程实践表明，对于厚度小于90mm的墙， 当双面用不低于M10的水泥砂浆抹面，包括抹 面层的墙厚不小于90mm时，可按墙厚等于 90mm验算高厚比。
（2）构造柱间墙的高厚比验算 满足下式，则构造柱间墙不会失稳。
H0 1 2 h
注意：计算H0时，s应取相邻壁柱间的距离，不管该房屋 属于何种计算方案，H0查表5-3时均按刚性方案查用。 应当注意，考虑构造柱有利作用的高厚比验算不适用于施 工阶段。由于在施工过程中大多是先砌筑墙后浇注构造柱，应
刚性和刚弹性方案房屋的横墙应符合下列要求： （1）横墙中开有洞口时，洞口的水平截面面积不应 超过横墙截面面积的50%。 （2）横墙的厚度不宜小于180mm； （3）单层房屋的横墙长度不宜小于其高度，多层房
屋的横墙长度不宜小于H/2（H为横墙总高度）。
当横墙不能时符合上述要求 时，应对横墙的刚度进行验算。如 其最大水平位移值μmax≤H/4000时， 仍可视作刚性或刚弹性方案房屋的 横墙。
P1
max
H
max计算：
单层房屋
umax
3 P nPH3 2.5nPH 1H H 3EI G 6 EI EA
多层房屋
n m 2.5n m 3 umax Pi H i Pi H i 6 EI i 1 EA i 1
图5-8 单层房屋横墙计算简图
5.2 墙柱高厚比验算
风荷载作用下，整个房屋的墙顶水平位移是相同的（用up表
示）。 从其中任意两个窗口中线取出一个单元，显然这个单元
的受力状态和整个房屋的受力状态相同。这个单元的受力状
态来代表整个房屋的受力状态，这个单元称为计算单元。
荷载作用下的顶点水平位移up主要取决于纵墙刚度，屋盖
结构的刚度则保证水平荷载传递时，两侧墙体的位移相同。
（3）刚弹性方案 这是介于“刚性”和“弹性”两种方
案之间的房屋。刚弹性方案房屋的墙柱内
力计算应按屋盖或楼盖处具有弹性支承的 平面排架计算 。
0.33≤η≤0.77
影响房屋空间性能的因素很多，除上述的屋盖刚度和横
墙间距外，还有屋架的跨度、排架的刚度、荷载类型及多层
房屋层与层之间的相互作用等。 《规范》提出更实用查表法
计算单元可按平面排架计算。
纵墙比拟为排架柱，屋盖结构比拟为横梁，基础看作柱
的固定支座，屋盖结构和墙顶的连接点可视为铰接。
房屋两端有山墙：
水平风荷载的传力途径：纵墙和屋盖组成的平面排架内传
递，还通过屋盖平面和山墙平面进行传递。
整个房屋墙顶的水平位移：沿房屋纵向发生变化。
组成：空间受力体系。
风荷载的传递路线为：